一种防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法
【专利摘要】一种防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法，涂层包括金属基底层，金属基底层上依次设置有金属基底层、红外反射层、中间吸收层和表层减反射层，红外反射层为Mo膜，表层减反层为SiO2膜，金属基底层靠近红外反射层的一面经热处理后形成一层致密的氧化防扩散层，红外反射层与中间吸收层之间设有SiO2防扩散层。本发明通过热处理后形成的致密氧化防扩散层，有效阻挡金属基底层和红外发射层之间的相互扩散，而且直接利用金属基底层进行热处理氧化，形成致密氧化层，降低了制造防扩散层工艺的复杂性，降低了生产成本；SiO2防扩散层和中间吸收层采用相同材料SiO2制成，粘合性好，不需要另外制备复杂的防扩散层，简化了制造工艺，降低了生产成本。
【专利说明】一种防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及槽式太阳能高温热发电【技术领域】，特别是涉及一种防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法。
【背景技术】
[0002]槽式太阳能热发电产业中的关键技术就是高温选择性吸收涂层，而现有的高温选择性吸收涂层主要从材料本身的高温性能考虑，一般包括金属基底层、红外反射层、中间吸收层和表层减反射层，通过选择能耐高温的材料，红外反射层采用Mo膜，表层减反层采用SiO2膜。但高温环境下金属原子之间的相互扩散也是影响涂层高温稳定性能，影响涂层使用寿命主要的因素。
【发明内容】
[0003]基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法，提高吸收涂层的高温稳定性能和使用寿命。
[0004]为解决现有技术问题，本发明公开了一种防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层，包括金属基底层，所述金属基底层上依次设置有红外反射层、中间吸收层和表层减反射层，所述红外反射层为Mo膜，所述表层减反层为SiO2膜，所述金属基底层靠近所述红外反射层的一面经热处理后形成一 层致密的氧化防扩散层，所述红外反射层与中间吸收层之间设有SiO2防扩散层。
[0005]进一步地，所述热处理的温度为500_600°C。
[0006]进一步地，所述热处理的处理时间为2~4小时。
[0007]进一步地，所述金属基底层由不锈钢制成。
[0008]进一步地，所述氧化防扩散层为不锈钢氧化层。
[0009]进一步地，所述氧化防扩散层的厚度为20~40nm。
[0010]进一步地，所述氧化防扩散层和SiO2防扩散层的厚度均为30nm。
[0011]本发明还公开了一种防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层的制备方法，其包括如下步骤:
[0012](I)对金属基底层进行表面清洗、抛光表面处理，然后经过热处理形成一层致密的氧化防扩散层；
[0013](2)采用金属Mo靶通过中频磁控溅射或直流磁控在Ar气中反应溅射制备Mo膜，形成红外发射层；
[0014](3)采用SiO2在上述红外反射层上沉积一层SiO2防扩散层；
[0015](4)采用共溅射方式，在对金属Mo靶进行溅射的同时，采用石英靶射频磁控溅射方法溅射沉积SiO2，形成由Mo-SiO2膜组成的中间吸收层；
[0016](5)停止中频或直流磁控溅射Mo膜，继续射频溅射SiO2膜，形成由SiO2膜组成的表层减反射层；[0017]进一步地，所述热处理的温度为500-600°C，所述热处理的处理时间为2~4小时。
[0018]综上所述，本发明通过在金属基底层靠近红外反射层的一面经热处理后形成一层致密的氧化防扩散层，能有效地阻挡金属基底层和红外发射层之间的相互扩散，而且直接利用金属基底层进行热处理氧化，形成致密氧化层，降低了制造防扩散层工艺的复杂性，降低了生产成本；红外反射层与中间吸收层之间设有SiO2防扩散层，SiO2防扩散层和中间吸收层采用相同材料SiO2制成，粘合性好，不需要另外制备复杂的防扩散层，简化了制造工艺，降低了生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层的结构示意图；
[0020]附图标记说明如下:
[0021]10、金属基底层,20、红外反射层,30、中间吸收层,31、第一亚层,32、第二亚层,40、表层减反射层，50、氧化防扩散层,60、SiO2防扩散层。
【具体实施方式】
[0022]为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0023]请参阅图1，一种防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层，包括金属基底层10，所述金属基底层10上依次设置有红外反射层20、中间吸收层30和表层减反射层40。所述红外反射层20为Mo膜，所述表层减反层为SiO2膜。所述金属基底层10靠近所述红外反射层20的一面经热处理后形成一层致密的氧化防扩散层50，所述红外反射层20与中间吸收层30之间设有Si02防扩散层60。
[0024]其中，中间吸收层30包括第一亚层31和第二亚层32，均为Mo+Si02膜，厚度均为30-150nm，且贴近于底层红外反射层20的第一亚层31中Mo的体积百分比大于第二亚层32中Mo的体积百分比；所述表层减反层为SiO2膜，厚度为30-100nm。优选地，第一亚层31Mo的体积百分比为40%-60%，第二亚层32中Mo的体积百分比为10%-30%。
[0025]一种防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层的制备方法，其包括如下步骤:
[0026](I)对金属基底层10进行预处理，金属基底层10表面热处理形成氧化防扩散层50 ；
[0027]对金属基底层10进行一系列表面清洗，将不锈钢基底表面抛光处理，然后分别在丙酮和酒精中超声波清洗20-30min，然后再用去离子水超声波清洗5_10min，接着进行烘干处理，然后在500-600°C空气中热处理2~4小时,形成一层致密的氧化防扩散层50,该氧化防扩散层50的厚度为20~40nm，本实施例中氧化防扩散层50的厚度优选为30nm。氧化防扩散层50能有效地阻挡金属基底层10和红外发射层之间的相互扩散，而且直接利用金属基底层10进行热处理氧化，形成致密氧化层，降低了制造防扩散层工艺的复杂性，降低了生产成本；
[0028](2)在氧化防扩散层50上沉积红外发射层；
[0029]选用纯度99.99%的金属Mo靶，在清洗完基底之后，调整溅射气压为3X 10—1~SXKT1Pa,开启Mo靶电源。如果是中频磁控溅射，调整中频电源电流为8-10A ;如果是直流磁控溅射，调整直流电源电压为370-450V ;制备涂层厚度在50-200nm，该层对红外波段光谱具有高反射特性。如此通过中频磁控溅射或直流磁控在Ar气中反应溅射制备Mo膜，形成红外发射层；
[0030](3)在红外发射层上沉积Si02防扩散层60 ；
[0031]采用SiO2射频溅射方法在上述红外反射层20上沉积一层Si02防扩散层60，采用纯二氧化硅作为防扩散层，直接利用表层减反射层40的材料，且Si02防扩散层60和中间吸收层30采用相同材料SiO2制成，粘合性好，不需要另外制备复杂的防扩散层，简化了制造工艺，降低了生产成本；
[0032](4)在Si02防扩散层60上沉积中间吸收层30 ；
[0033]选用纯度为99.99%的石英靶(SiO2靶)，采用共溅射方式，在对金属Mo靶进行溅射的同时，采用石英靶射频磁控溅射方法溅射沉积SiO2，形成由Mo-SiO2膜组成的中间吸收层30 ；
[0034](5)在中间吸收层30上沉积表层减反射层40 ；
[0035]停止中频或直流磁控溅射Mo膜，继续射频溅射SiO2膜，形成由SiO2膜组成的表层减反射层40。
[0036]综上所述，本发明通过在金属基底层10靠近红外反射层20的一面经热处理后形成一层致密的氧化防扩散层50，能有效地阻挡金属基底层10和红外发射层之间的相互扩散，而且直接利用金属基底层10进行热处理氧化，形成致密氧化层，降低了制造防扩散层工艺的复杂性，降低了生产成本；红外反射层20与中间吸收层30之间设有Si02防扩散层60，Si02防扩散层60和中间吸收层30采用相同材料SiO2制成，粘合性好，不需要另外制备复杂的防扩散层，简化了制造工艺，降低了生产成本。
[0037]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离 本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层，包括金属基底层，所述金属基底层上依次设置有红外反射层、中间吸收层和表层减反射层，所述红外反射层为Mo膜，所述表层减反层为SiO2膜，其特征在于:所述金属基底层靠近所述红外反射层的一面经热处理后形成一层致密的氧化防扩散层，所述红外反射层与中间吸收层之间设有SiO2防扩散层。
2.根据权利要求1所述的防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于:所述热处理的温度为500-600°C。
3.根据权利要求1或2所述的防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于:所述热处理的处理时间为2~4小时。
4.根据权利要求1所述的防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于:所述金属基底层由不锈钢制成。
5.根据权利要求1所述的防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于:所述氧化防扩散层为不锈钢氧化层。
6.根据权利要求1所述的防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于:所述氧化防扩散层和SiO2防扩散层的厚度均为20~40nm。
7.根据权利要求6所述的防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于:所述氧化防扩散层和SiO2防扩散层的厚度均为30nm。
8.一种制备权利要求1~7任一项所述防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层的方法，其特征在于，其包括如下步骤: (1)对金属基底层进行表面清洗、抛光表面处理，然后经过热处理形成一层致密的氧化防扩散层； (2)采用金属Mo祀通过中频磁控派射或直流磁控在Ar气中反应派射制备Mo膜,形成红外发射层； (3)采用SiO2在上述红外反射层上沉积一层SiO2防扩散层； (4)采用共溅射方式，在对金属Mo靶进行溅射的同时，采用石英靶射频磁控溅射方法溅射沉积SiO2，形成由Mo-SiO2膜组成的中间吸收层； (5)停止中频或直流磁控溅射Mo膜，继续射频溅射SiO2膜，形成由SiO2膜组成的表层减反射层。
9.根据权利要求8所述的防扩散型高温太阳能选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于:所述热处理的温度为500-600°C，所述热处理的处理时间为2~4小时。
【文档编号】C23C14/16GK103741095SQ201410046924
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年2月10日 优先权日:2014年2月10日
【发明者】郑礼清, 沈剑山, 周壮大, 谭卓鹏, 周福云 申请人:康达新能源设备股份有限公司